FTP 解决什么问题

将一台计算机中的文件通过网络传送到另一台计算机，是基本的网络应用需求。文件传送协议（File Transfer Protocol，FTP）是因特网上使用最广泛的文件传送协议。

FTP 提供交互式访问，允许客户指明文件类型与格式（如 ASCII 码或二进制），并允许文件具有存取权限（访问文件的用户必须经过授权并输入有效口令）。FTP 屏蔽了各计算机系统的细节，因而适用于在异构网络中任意计算机之间传送文件。

FTP 采用客户/服务器方式。FTP 客户计算机可将各种类型的文件上传到 FTP 服务器，也可以从 FTP 服务器下载文件。

FTP 的基本工作原理

FTP 与其他 C/S 协议最大的不同是：它使用两条 TCP 连接。

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控制连接 数据连接
服务器端口 TCP 21 主动模式通常使用 TCP 20；被动模式使用服务器临时端口
生命周期 整个 FTP 会话期间保持打开 每次文件传送时临时建立，传送完毕后释放
传送内容 FTP 命令（如 USER、PASS、LIST、RETR、STOR）和服务器应答 文件数据或目录列表数据
方向 客户 → 服务器（命令）、服务器 → 客户（应答） 取决于上传还是下载

两条连接分离的好处：

  • 控制与数据互不干扰。控制连接始终可用，可以在文件传输过程中随时发送中止命令。
  • 控制连接只需少量带宽（命令和应答很短），数据连接可以专注传送大量文件数据。
  • 每条数据连接只传送一个文件或一次目录列表，传完即释放。
FTP 使用 TCP

FTP 需要可靠传输——文件不能少一个字节，命令也不能丢。因此 FTP 的数据连接和控制连接都建立在 TCP 之上。这和 DNS 使用 UDP 不同。

主动模式与被动模式

建立数据连接时，谁主动发起连接决定了 FTP 的工作模式。FTP 有主动模式和被动模式两种。

主动模式（PORT）

主动模式下，FTP 服务器主动向 FTP 客户发起数据连接：

  1. 客户通过控制连接发送 PORT 命令，告知服务器自己开放了哪个临时端口。
  2. 服务器使用自己的端口 20，主动向客户的临时端口发起 TCP 连接。
  3. 数据连接建立后，开始传送文件数据。

问题：如果客户位于防火墙或 NAT 之后，服务器无法主动连接到客户的临时端口。这正是被动模式要解决的问题。

被动模式（PASV）

被动模式下，FTP 服务器被动等待 FTP 客户来连接：

  1. 客户通过控制连接发送 PASV 命令。
  2. 服务器在本地开放一个临时端口，并通过控制连接把端口号告知客户。
  3. 客户主动向服务器的临时端口发起 TCP 连接。
  4. 数据连接建立后，开始传送文件数据。

被动模式让所有连接都由客户发起，解决了客户位于防火墙/NAT 后面的问题。

维度 主动模式（PORT） 被动模式（PASV）
数据连接发起方 服务器（端口 20） 客户（随机端口 → 服务器临时端口）
客户的防火墙/NAT 友好性 差——服务器无法主动穿透 好——客户从内部发起连接
服务器的防火墙要求 只需开放 21 和 20 需开放 21 和一段临时端口范围
适用场景 客户无防火墙限制的传统环境 现代因特网（客户常位于 NAT 后）

主动与被动，说的都是数据连接由谁发起。控制连接始终由客户主动发起（TCP 21），这个不受模式影响。